Das Forschungsteam der Technologie-Universität Lanzhou erzielt einen großen Durchbruch in der Herstellung von Composite Master Alloys aus Seltenen Erden

Ein Forschungsteam der Hochschule für Metallurgie und Umwelttechnik hat bei der Leistungskontrolle von hypoeuthetischen Aluminium-Silizium-Legierungen erhebliche Fortschritte erzielt.Das Team hat eine neuartige Al-Ti-La-Sr-Verbundlegierung entwickelt, die sowohl die Mikrostruktur als auch die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen erheblich verbessert.Die Forschungsergebnisse wurden in derZeitschrift für seltene Erden, eine führende internationale Zeitschrift auf dem Gebiet der Seltenerdmaterialien und der Nichteisenmetallurgie.7.2 für 2024, hat die Zeitschrift einen weit verbreiteten akademischen Einfluss und eine führende Stellung in der Branche in der internationalen Materialwissenschaftsgemeinschaft.Der erste Autor des Papiers ist der Forscher Ding Wanwu von der School of Metallurgy and Environmental Engineering, wobei Forscher Ding Wanwu und Dozent An Jiazhi als Co-Korrespondenten-Autoren fungieren.

Herausforderung für die Industrie

Hypoeuthetische Aluminium-Kernlegierungen wie Al-7Si-0,3Mg sind wichtige Grundstoffe für leichte Bauteile in High-End-Geräten,einschließlich Automobilmotoren und Luft- und RaumfahrtanwendungenDie Mikrostruktur der Gussmassen leidet jedoch typischerweise unter groben α-Al-Körnern und einer zickigen (nadelförmigen) eutektischen Siliziumverteilung.Diese Probleme führen zu geringer Zugfestigkeit und schlechter Duktilität, was es schwierig macht, die strengen Anforderungen der High-End-Fertigung für Hochleistungs-Aluminiumlegierungen zu erfüllen.Bei herkömmlichen Modifikationstechniken wird häufig eine kombinierte Behandlung der Kornveredelung und der Siliziumphasenmodifikation angewendet.Allerdings weisen Ti und Sr in der Regel antagonistische Wirkungen auf, was nicht nur zu einer begrenzten Leistungssteigerung, sondern auch zu höheren Zusatzwerten und erhöhten Kosten führt.

Innovative Lösung und Mechanismus

Um diese gemeinsame Herausforderung in der Industrie zu bewältigen, entwickelte das Forschungsteam innovativ eine Al-Ti-La-Sr Seltenerd-Verbundlegierung,Erfolgreiches Überwinden des technischen Engpassens, der durch die gegenseitige Störung traditioneller Elemente entstehtDie Studie ergab, daß die in der Legierung gebildete Ti2Al20La-Seltene-Erden-Phase eine doppelte Rolle spielt: Zum einen fungiert sie als effizienter heterogener Nukleationsort und raffiniert α-Al-Körner erheblich.Auf der anderen SeiteDurch die Freisetzung von Ti und La und die synergistische Wirkung mit Sr erleichtert es die Umwandlung von eutectic Silizium von acicular zu granular Morphologie,bei gleichzeitiger Förderung der gleichmäßigen Niederschlagung von sekundären Phasen im NanobereichDies schafft einen synergistischen Verstärkungsmechanismus auf mehreren Ebenen, der die Kornveredelung, die Spheroidierung der Siliziumphase und die Nanophasenverstärkung kombiniert.Versuchsergebnisse zeigen, dass nur mit Spurenzufügung (≤0.2%) der neuen Composite-Masterlegierung erhöht sich die Zugfestigkeit der Al-7Si-0,3Mg-Legierung um über 32%, die Ausbeutefestigkeit um über 44%, die Dehnung um über 95% und die Mikrohärte um über 26%.Die Gesamtleistung ist dem traditionellen Al-Ti-B + Sr-Verfahren deutlich überlegen, was die Schwierigkeiten der Industrie in Bezug auf Elementenantagonismus, hohe Zusatzwerte und eine begrenzte Leistungssteigerung wirksam löst.

Aussichten für die Zukunft

Im Hinblick auf die Zukunft konzentriert sich das Forschungsteam auf die kostengünstige und effiziente Herstellung von Mikronano-Rare Earth-Master-Phase-Legierungen, die Produktion von Draht und technische Anwendungen.Das Team zielt darauf ab, die Übersetzung und Förderung dieser Forschungsergebnisse zu beschleunigen., Unterstützung der technologischen Modernisierung von Leichtbaustoffen für neue Energiefahrzeuge, die Herstellung von High-End-Ausrüstungen und andere Bereiche,Auf diese Weise trägt es zur hochwertigen Entwicklung der chinesischen Industrie für Nichteisenmetallmaterialien bei..